Вводная часть
На последнем занятии, а это была лекция № 4, мы изучили вопросы физической и логической структуризации сетей, назначение и область применения коммуникационных устройств сети, структурные компоненты многослойной модели сети и основные характеристики сетей.
Для проверки качества усвоения учебного материала лекции проведем контрольный опрос.
Контрольные вопросы:
Каковы причины структуризации сети?
2. Сущность физическая структуризация сети.
3. Сущность логической структуризация сети.
4. Назначение коммутационного оборудования для логической структуризация сети.
5. Состав многослойной модели сети.
6. Перечислите основные характеристики сети.
7. Что понимают под производительностью сети?
Сегодня на занятии мы продолжим изучение темы №1: « Архитектура сетей ЭВМ » и рассмотрим тему:«Семиуровневая эталонная модель взаимосвязи открытых систем».
Основная часть
Эталонная модель взаимодействия открытых систем
Чтобы упростить проектирование, анализ и реализацию процедуры обмена сообщениями между пользователями или прикладными программами, работающими на разных компьютерах, эту процедуру декомпозируют на несколько иерархически связанных между собой частных задач, то есть используют многоуровневый подход (рис.1).
Рис.1. Многоуровневый подход
При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о методах контроля достоверности и т.п. Другими словами, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого уровня передачи битов, до самого высокого уровня, детализирующего, как информация должна быть интерпретирована. Такие формализованные семантические и синтаксические правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколами.
Иерархически организованная совокупность протоколов, решающих задачу взаимодействия узлов сети называется стеком коммуникационных протоколов.
Протоколы соседних уровней, находящихся в одном узле, взаимодействуют друг с другом также в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом.Интерфейс определяет набор услуг, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему.
Международная Организация по Стандартам (International Standards Organization, ISO) разработала модель, которая четко определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какую работу должен делать каждый уровень. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью ISO/OSI.
В модели OSI взаимодействие делится на семь уровней или слоев, как показано на рисунке 2. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия. Таким образом, проблема взаимодействия декомпозирована на 7 частных проблем, каждая из которых может быть решена независимо от других. Каждый уровень поддерживает интерфейсы с выше- и нижележащими уровнями.
Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Следует иметь ввиду, что приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, в таком случае при необходимости обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.
Приложение конечного пользователя может использовать системные средства взаимодействия не только для организации диалога с другим приложением, выполняющимся на другой машине, но и просто для получения услуг того или иного сетевого сервиса, например, доступа к удаленным файлам, получение почты или печати на разделяемом принтере.
Рис. 2. Модель взаимодействия открытых систем
Итак, пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловому сервису. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата, в которое помещает служебную информацию (заголовок) и, возможно, передаваемые данные. Затем это сообщение направляется представительному уровню. Представительный уровень добавляет к сообщению свой заголовок и передает результат вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок и т.д. Некоторые реализации протоколов предусматривают наличие в сообщении не только заголовка, но и концевика. Наконец, сообщение достигает самого низкого, физического уровня, который действительно передает его по линиям связи. К этому моменту сообщение выглядит так, как показано на рисунке 3. (Здесь мы сознательно упростили картину, не рассматривая пока процедуры сборки-разборки пакетов.)
Рис. 3. Вложенность пакетов различных уровней
Когда сообщение по сети поступает на другую машину, оно последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует, обрабатывает и удаляет заголовок своего уровня, выполняет соответствующие данному уровню функции и передает сообщение вышележащему уровню.
В общем виде процесс передачи данных между уровнями можно представить схемой, показанной на рис 4.
Рис 4. Схема процесса передачи данных между уровнями.
На данной схеме показаны связи взаимодействия между блоками данных, реализуемые в ходе их движения по уровням области взаимодействия систем:
IDU -интерфейсный блок данных. Полный блок информации, передаваемый через границу уровней;
SDU -сервисный блок данных. Данные пользователя передаваемые в нижние уровни.SDU=IDU-ICI;
ICI -управляющая информация интерфейса. Данные, передаваемые между уровнями для вызова необходимых программ обработки данных на текущем уровне;
PCI -управляющая информация протокола. Информация, которой обмениваются одноименные уровни взаимодействующих информационных систем и предназначена для запуска необходимых программ при приеме блока данных;
PDU -протокольный блок данных. Комбинация SDU и PCI.
В модели OSI различается два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения (connection-oriented network service, CONS) перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить соединение и, возможно, выбрать протокол, который они будут использовать. После завершения диалога они должны разорвать это соединение.
Вторая группа протоколов - протоколы без предварительного установления соединения (connectionless network service, CLNS). Такие протоколы называются такжедейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово. При взаимодействии компьютеров используются как те, так и другие протоколы.